206新型活化劑在我公司的應用

張英龍

（甘肅劉化（集團）有限責任公司，甘肅永靖 731603）

合成氨

206新型活化劑在我公司的應用

張英龍

（甘肅劉化（集團）有限責任公司，甘肅永靖 731603）

甘肅劉化（集團）有限責任公司2014年2月在B套脫碳系統試用206新型活化劑替代原活化劑二乙醇胺，試用取得一定效果后，在新凈化脫碳系統和A套脫碳系統進行了推廣使用。206新型活化劑能夠較好地控制溶液對設備及管線的腐蝕，有效提高溶液的吸收和再生效果，提高氣體質量。

206；DEA；腐蝕；吸收效果；氣體質量

甘肅劉化（集團）有限責任公司是以天然氣為原料生產合成氨、尿素的氮肥企業，目前生產能力為年產合成氨40萬t，尿素70萬t。造氣系統有三套，分別年產合成氨為10萬t、10萬t、20萬t，脫碳系統采用苯菲爾熱鉀堿法脫除CO2，采用兩段吸收兩段再生工藝，活化劑為二乙醇胺（DEA）。為了進一步提高脫碳裝置的脫碳效果，降低吸收塔出口氣體中的二氧化碳濃度，降低脫碳系統的能耗，2014年分別在B套脫碳、新凈化脫碳、A套脫碳系統使用了國內知名脫硫脫碳溶劑生產商——江蘇太湖新材料控股有限公司生產的206新型活化劑代替原活化劑二乙醇胺，取得了明顯的效果。

1 206新型活化劑的特性

苯菲爾熱鉀堿法脫碳工藝中，通過向脫碳溶液中加入少量的活化劑二乙醇胺（DEA），使其對CO2的吸收起到強化作用。206新型活化劑與DEA的機理相同，能更進一歩改善提高傳質速率，尤其是在吸收塔頂部CO2分壓較低的情況下，改善效果更為顯著。206新型活化劑是以乙二胺為主要原料經催化精制合成的活化劑，其具有以下特點：

1.1 優良的傳質效果

只要加入一定濃度的新型活化劑，就會使吸收塔出口氣體中的二氧化碳濃度降彽60%左右，可使有效氣損失減少，降彽裝置消耗。

1.2 使氣—液平衡效果更佳

對氣液平衡特性的改進較為明顯，其強化速率比DEA高，達到同樣的吸收效果所需的溶液量相對較少，對降低脫碳系統的腐蝕、單位脫碳能耗等均有積極意義。

1.3 優良的化學穩定性

隨著脫碳系統運行周期的延長，溶液中的DEA會逐漸降解，為保證吸收效果，須不斷補加，降解使溶液中的雜質增多，對釩緩蝕作用產生不良影響，206新型活化劑化學穩定性優于DEA，降解速率較低。

2 206新型活化劑投用、控制過程

在脫碳溶液活化劑的換型中，不少公司的做法是將溶液全部更換，新溶液中活化劑不加DEA而直接改加新型活化劑，此方案效果無疑是最好的。但脫碳溶液若全部更換有兩個難點：一是廢液存放與處理難度較大，二是溶液更換費用高。結合業內部分廠家使用經驗，本方案選為在保證脫碳效果不變前提下，向現有脫碳溶液中逐步加入新型活化劑，停止補加DEA，使DEA濃度逐漸降低。我公司三套脫碳系統的溶液循環量、保有量情況見下表1：

表1 三套脫碳系統溶液循環量保有量表

三套脫碳系統的溶液成分控制情況見下表2：

表2 三套脫碳系統的溶液成分控制情況表

為確保試用工作順利進行，確定投加先在B套脫碳一、二次脫碳試用，對比效果后推廣使用至新凈化脫碳系統和A套脫碳系統。

2.1 B套脫碳系統

2.1.1 投加前做以下準備工作

①為維持系統水平衡，降低消耗，減少溶液組分隨CO2冷凝液流失，將B套低變蒸汽加熱器冷凝液排入B套脫碳CO2冷凝液槽改為直排地溝，不再進入CO2冷凝液槽。②在B套脫碳系統中設置消泡劑計量補加裝置，可以適時根據溶液狀況分別向一、二次苯菲爾溶液中補加消泡劑。③消泡劑投加時，配比成一定比例且效果明顯的水溶液，通過計量泵打到一、二次再生塔CO2冷凝液補水管線進入系統。④在B套脫碳一、二次苯菲爾溶液系統中分別設置活性炭和微孔過濾裝置，以滿足溶液過濾需要；⑤進一步完善溶液制備系統，消除跑、冒、滴、漏現象，降低損耗。

2.1.2 投加過程的控制操作

B套脫碳溶液206新型活化劑試用工作是在保證一、二次脫碳氣質的前提下，通過向現有苯菲爾溶液中停止補加DEA，使DEA在正常生產過程中逐步降解、消耗，濃度逐步降低，同時參照脫碳氣質和DEA濃度分析，直接向現有溶液中補加新型活化劑的方法來實現。

2.1.3 補加新型活化劑

考慮到現有溶液中DEA的存在，方案確定初次新型活化劑量控制不低于0.25%，并維持相對穩定的狀態，按一次溶液100 m3（約合126 t）、二次溶液80 m3（約合100 t）計，一次系統補入400 kg，二次系統補入300 kg；以后隨著溶液中DEA的逐步降解、消耗，以及脫碳氣質的變化，逐步補加新型活化劑。

2.1.4 僅投用微孔過濾器

考慮到活性炭對新型活化劑的吸附作用，所以補加高濃度活化劑溶液時，活性炭過濾裝置暫時切除，僅投用微孔過濾。避免高濃度活化劑溶液通過活性炭過濾裝置被吸附，待溶液組分穩定后投用活性炭過濾裝置。

按照投加方案2014年2月25日開始向B套脫碳一、二次系統投加新型活化劑206。B套脫碳一、二次溶液在一個月內分三次投加，206新型活化劑含量一次溶液中達到0.67%，二次溶液中達到0.57%。之后根據生產中溶液組分和氣體質量變化做調整投加。

2.2 新凈化脫碳系統

B套脫碳系統投加試用206新型活化劑取得一定經驗后，向新凈化脫碳系統推廣應用。5月8日，按照既定方案向新凈化脫碳系統分批量投加206活化劑，半貧液、貧液中206新型活化劑含量調整至0.48%左右。之后根據生產中溶液組分和氣體質量變化做調整投加。

2.3 A套脫碳系統

2013年7月14日按照既定方案向A套脫碳系統分批量投加206活化劑，一次、二次溶液中新型活化劑206含量調整至0.3%左右。

3 投加前后數據比較及分析

3.1 B套脫碳系統

B套脫碳系統206投加后，2014年2月25日至3月5日此段時間與投加前數據進行比較，見下表3：在B脫碳系統投加后表現出來的情況是：總鐵下降、再生氣純度提高、脫碳氣質量提高。

表3 B套脫碳系統與投加前數據比較表

3.2 新凈化脫碳

5月8日新凈化脫碳系統開始投加206活化劑，投加前后脫碳工況對比見下表4：

表4 新凈化脫碳系統投加前后工況對比表

（1）206新型活化劑投加后滿負荷情況下半貧液量為640 m3／h，貧液量為84 m3／h。半貧液循環量較投加前相同負荷下降低約40 m3／h。

（2）新凈化脫碳系統206新型活化劑投加后，部分工藝參數有較大幅度的變化，吸收塔出口CO2從700×10－6下降至7 500×10－6左右，氣體凈化度有較大幅度的提高。氣體凈化度的提高，使甲烷化反應中有效氣的消耗降低，甲烷化觸媒床層高點溫度由310℃下降至300℃，平均下降了10℃。按照每1%CO2與H2進行甲烷化反應會造成絕熱溫升60℃計算，下降10℃即近似CO2下降了1 600×10－6，少耗氫6 400×10－6。此效果可從新凈化精制氣甲烷含量的變化反映出來：新型活化劑206投加前新凈化精制氣甲烷含量（滿負荷情況下）平均為0.68%～0.72%；投加后新凈化精制氣甲烷含量平均為0.51%，精制氣甲烷含量下降了約0.17%。

（3）半貧液Fe含量由97.5 mg／l下降至71.9 mg／l，貧液中Fe含量也有一個明顯的變化，從120 mg／l下降至88 mg／l左右。

3.3 A套脫碳系統

A套脫碳系統新型活化劑206投加后，2014年7月15日至7月25日此段時間與投加前2014年7月1日至7月14日數據比較情況見下表5：

表5 A套脫碳系統新型活話劑投加前后數據比較表

A套脫碳系統投加206后，明顯的表現是：溶液中鐵含量下降，一次溶液Fe含量由73.6 mg／l下降至54.0 mg／l，二次溶液中Fe含量由63.1mg／l下降至54.8 mg／l；吸收塔出口氣體中CO2含量下降，一次吸收塔出口CO2含量由2.6%下降至1.2%，二次吸收塔出口CO2含量由3252×10－6下降至1860×10－6。

206新型活化劑在我公司三套脫碳系統中使用后，表現出的效果有一定差異，分析原因與我公司三套脫碳系統的設備結構、塔內件形式、工藝先進性等有關，三套系統中，A套脫碳系統為1970年代建設，B套脫碳系統為1990年代建設，新凈化脫碳系統為2009年建設。

4 使用效果優缺點分析

4.1 使用過程中表現出的優點

（1）206新型活化劑與脫碳溶液中的防腐蝕劑—釩相容性很好，五價釩易控制，對于整個系統腐蝕有減緩作用。

（2）206新型活化劑對于吸收過程中提高傳質速率，加快CO2吸收速度尤其在新凈化脫碳系統表現明顯。可改良溶液酸氣負荷，降低單位脫碳能耗，相同進氣量情況下新凈化脫碳系統半貧液循環量降低了40m3／h。

（3）206新型活化劑對提高脫碳氣體質量有明顯作用，減少了甲烷化系統的耗氫，CO2純度的提高，降低了尿素系統的安全風險。

（4）206新型活化劑溶解度高，選擇性相對好，可較快溶解于熱脫鹽水和溶液中，投加方便。

4.2 使用過程中表現出的缺點

（1）206新型活化劑對于溶液起泡抑制作用不明顯，消泡劑添加量有一定減少，但不十分明顯。

（2）206新型活化劑在B套脫碳二次吸收、新凈化脫碳系統運行中濃度下降相對較快，分析與溶液溫度高，以及隨著氣溫的升高，二氧化碳冷凝液流失相對增多有關。

5 結語

206新型活化劑在我公司脫碳系統的使用，改善了溶液吸收效果，減緩了溶液對設備和管線的腐蝕，提高了氣體質量，減少了甲烷化氫氣的消耗，降低了尿素系統的生產安全風險。由于吸收進氣溫度較高暫未進行相應技改，“三氣”溫度差異，導致脫碳單元水平衡控制有一定困難從而引發生產過程中206新型活化劑補充量略顯偏大，

雖然三套系統CO2冷凝液中對206濃度進行了分析，結果為零，但206隨CO2冷凝液的排放而流失是可以肯定的。針對此情況，公司已決定對分散排放的CO2冷凝液進行收集，并補回系統，一方面可減少206的流失，另一方面可有效維持脫碳系統水平衡，減少脫鹽水用量。目前此改造工作已接近尾聲，相信改造完成后，206的流失會有一定的減緩。

[1]沈俊.合成氨[M].北京：化學工業出版社，2001.

[2]唐叢林.脫碳溶液中活化劑逐步換型總結[J].大氮肥，2010（1）：8－10.

[3]楊鑫，林華勇，侯曉勇，等.脫碳系統技術改造總結[J].大氮肥，2007（3）：204－206.

[4]林華勇，先中國，朱曉鵬，等.脫碳系統的特點及技術分析[J].大氮肥，2005（4）：250－252.

206 application of new activator in our company

Zhang Ying-long
（Gansu Liujiaxia chemical Refco Group Ltd.，Yongjing Gansu 731603，China）

Gansu Liuhua（Group）limited liability company 2014 February in B set of decarbonization system trial 206 novel activating agent instead of original activated agent diethanol amine，try to obtain a certain effect，in the new purification decarbonization system and a set of decarbonization system were popularized.206 a new type of activator can better control the corrosion of the equipment and pipelines，improve the absorption and regeneration effect of the solution，improve the gas quality.

206；DEA；Corrosion；Absorption effect；Gas quality

TQ423

B

1003-6490（2015）03-001-04

2015－03－24

張英龍（1970－），男，甘肅永靖人，工程師，甘肅劉化（集團）有限責任公司生產部總工藝師。